现代热浸镀技术

本书介绍了当前广泛应用的热浸镀技术，并以热浸镀锌工艺为主线对钢结构件热浸镀锌过程各个环节涉及的基本问题进行了全面系统的介绍，具有先进性、完整性、严谨性和实用性。
1）先进性——本书注重介绍了国际流行的、先进的热浸镀锌技术规范，以及当前热浸镀锌技术发展的热门研究课题。
2）完整性——本书从实际应用考虑，不仅对热浸镀锌工艺的全过程进行了全面介绍，还对与热浸镀锌质量与成本密切相关的有关内容，如热浸镀锌主要设备、需热浸镀锌的钢结构件的设计要点、热浸镀锌产品的验收以及生产过程必需的环保措施等均做了较详尽的阐述。
3）严谨性——热浸镀锌工艺的顺利实施，取决于严格的工艺参数及条件的控制。本书列出的工艺条件和参数一般是经过实际生产优选出的佳点。对一些工艺参数允许一定范围，则给出其上下限。
4）实用性——本书面向工业生产，侧重于实际应用，尽可能多地吸收一些新的技术成果，实用性强。
 

本书介绍了当前广泛应用的热浸镀技术，并以热浸镀锌工艺为主线对钢结构件热浸镀锌过程各个环节涉及的基本问题进行了全面系统的介绍。本书内容包括钢铁材料的腐蚀与防护，热浸镀锌技术基础，热浸镀锌工艺，热浸镀锌新技术及发展趋势，热浸镀锌钢铁结构件的设计，常规热浸镀锌设备，钢铁制件热浸镀锌标准及质量要求，热浸镀锌的环保措施及环境评价，热浸镀铝、锡及铅。本书面向工业生产，侧重于实际应用，尽可能多地吸收一些新的技术成果，实用性强。

前言
第1章钢铁材料的腐蚀与防护1
1.1钢铁材料防护的重要性1
1.2钢铁材料的腐蚀1
1.2.1金属材料的腐蚀过程1
1.2.2金属腐蚀的类型2
1.2.3钢铁材料的腐蚀原理3
1.3钢铁材料的保护涂层4
1.3.1热浸镀层4
1.3.2电镀层4
1.3.3化学镀层5
1.3.4热喷涂层5
1.3.5扩散涂层6
1.3.6化学转化膜层6
1.3.7非金属涂层7
1.4锌涂层的耐蚀性8
1.4.1锌涂层电化学腐蚀原理8
1.4.2锌涂层对钢铁材料的防护作用9
1.4.3锌涂层在不同环境中的耐蚀性10
1.5锌涂层的工艺性能特点与应用13
1.5.1热浸镀锌层13
1.5.2电镀锌层21
1.5.3机械镀锌层22
1.5.4热喷涂锌层23
1.5.5渗锌层25
1.5.6富锌漆涂层26
1.5.7锌涂层的选择27
第2章热浸镀锌技术基础29
2.1锌的结构与性质29
2.1.1锌的结构29
2.1.2锌的热力学性质30
2.2热浸镀锌反应33
2.2.1铁锌相图及铁锌金属间化合
物相33
2.2.2铁锌金属间化合物相层的形
成过程34
2.2.3热浸镀锌层生长动力学36
2.3钢的化学成分对铁锌反应的影响39
2.4锌浴的化学成分对铁锌反应的
影响41
2.5含硅活性钢对热浸镀锌的影响46
2.5.1含硅活性钢的热浸镀锌反应46
2.5.2硅对铁锌金属间化合物相层
生长的影响作用47
2.6含硅钢表面状态对热浸镀锌层
影响50
2.6.1亚表面氧化50
2.6.2表面粗糙度51
2.6.3残余应力52
2.6.4表面晶粒位向53
2.6.5表面金相组织53
2.7高温热浸镀锌54
第3章热浸镀锌工艺55
3.1工艺分类及流程55
3.2挂件56
3.2.1挂件装置57
3.2.2挂件步骤59
3.3镀前处理60
3.3.1脱脂60
3.3.2除旧漆62
3.3.3酸洗64
3.3.4喷丸(砂)处理71
3.3.5溶剂助镀79
3.3.6烘干83
3.4热浸镀锌83
3.4.1热浸镀锌用锌的质量与检验83
3.4.2合金元素的添加85
3.4.3镀锌操作88
3.5镀后处理90
3.5.1离心法和螺纹刷光法90
3.5.2水冷90
3.5.3钝化90
3.5.4检测与修整91
3.5.5堆放及贮运91
第4章热浸镀锌新技术及发展
趋势94
4.1热浸镀锌合金技术94
4.1.1Zn-Al合金技术94
4.1.2Zn-Ni合金技术96
4.1.3Zn-Sn合金技术99
4.1.4Zn-Al-Sn-Bi合金技术100
4.1.5使用锌合金技术应注意的
问题101
4.2低铬与无铬钝化技术101
4.2.1三价铬钝化102
4.2.2无铬钝化105
4.3镀锌钢筋的研究与应用116
4.3.1钢筋混凝土环境116
4.3.2混凝土中钢筋的腐蚀117
4.3.3热浸镀锌钢筋的耐蚀性120
4.3.4热浸镀锌钢筋的力学性能121
4.3.5与环氧树脂涂层钢筋的比较122
4.3.6连续热浸镀锌钢筋技术122
4.4无烟助镀技术124
4.4.1常规助镀工艺应用现状124
4.4.2ZnCｌ2/KCｌ(NaCl)系助镀剂124
4.4.3Cu/Sn系助镀剂125
第5章热浸镀锌钢铁结构件的
设计128
5.1热浸镀锌钢铁结构件的材料选用
和加工128
5.1.1材料选择和镀层厚度128
5.1.2热浸镀锌结构件材料的组合129
5.1.3焊接结构件上的焊缝区镀层129
5.1.4热浸镀锌钢的力学性能130
5.1.5氢脆131
5.1.6镀件尺寸与重量131
5.2热浸镀锌钢结构件结构设计的有关
要求131
5.2.1排气孔的设计要求131
5.2.2进排液孔道的设计要求133
5.2.3防止变形的要求135
5.2.4其他的设计要求136
5.3典型热浸镀锌钢结构件的
设计137
5.3.1栏杆137
5.3.2矩形管构架137
5.3.3直径为7.6cm(3in)以上钢管的
组合构架138
5.3.4钢管梁柱、灯杆和电力杆138
5.3.5箱形部件139
5.3.6锥形标志杆139
5.3.7罐体或容器139
5.3.8螺纹件141
5.3.9间隙配合件142
5.3.10标记的打印142
第6章常规热浸镀锌设备144
6.1锌锅144
6.1.1锌锅材料144
6.1.2锌锅的尺寸和结构144
6.1.3锌锅的加热强度和生产能力146
6.1.4锌锅的使用146
6.1.5锌锅的安全运行148
6.1.6锌锅的使用寿命151
6.1.7锌锅停止运行、检查与修理153
6.1.8锌锅损坏时的应对措施154
6.2热浸镀锌炉155
6.2.1镀锌炉的筑炉材料155
6.2.2热浸镀锌炉的加热156
6.2.3热浸镀锌炉的加热系统157
6.2.4热浸镀锌炉的测温及控温调节
系统158
6.3前处理工艺槽159
6.3.1常用的耐腐蚀材料和涂料159
6.3.2脱脂(碱洗)槽160
6.3.3酸洗槽、溶剂槽和清洗槽160
6.4烘干槽或烘干平台161
6.5辅助设备162
6.5.1抽锌泵和捞渣器162
6.5.2锌液储存罐163
6.5.3溶剂处理装置163
第7章钢铁制件热浸镀锌标准及
质量要求165
7.1国内外热浸镀锌主要标准165
7.2热浸镀锌层的质量要求166
7.2.1镀层外观166
7.2.2锌层厚度167
7.2.3附着力170
7.2.4均匀性171
7.3热浸镀锌层的检验方法171
7.3.1试件抽样方法171
7.3.2镀层厚度测量方法172
7.3.3附着力试验175
7.3.4硫酸铜试验175
7.3.5镀件的脆性检验176
7.4热浸镀锌层外观缺陷及分析178
7.5热浸镀锌层的修复182
7.5.1允许修复的面积和修复层的
厚度182
7.5.2修复镀层的材料182
7.5.3镀层修复操作工艺183
7.5.4修复方法的选择183
第8章热浸镀锌的环保措施及环境
评价185
8.1热浸镀锌生产过程中产生的三废及
组成185
8.1.1热浸镀锌过程产生的废气185
8.1.2热浸镀锌过程产生的废液185
8.1.3热浸镀锌过程产生的固体
废料186
8.2热浸镀锌过程中的三废处理186
8.2.1废气的控制与处理186
8.2.2废液的控制与处理192
8.

热浸镀是具有悠久历史的传统工艺，随着科学技术的进步，各种热浸镀技术不断涌现，尤其作为钢铁防止大气腐蚀的有效方法———热浸镀锌逐渐发展成为具有现代气息的实用工业技术。与其他金属防腐蚀方法相比，在镀层的物理屏障保护与电化学保护结合的保护特性、镀层的致密性、镀层的耐久性、镀层免维护性、镀层与基体的结合力、镀层的经济性，以及对工件形状、尺寸的适应性、生产的高效性等方面，热浸镀锌工艺都具有独特的、无可比拟的优势。多年来世界各国除大量生产用于汽车行业及日常民用的镀锌钢板、钢管及钢丝等连续热浸镀锌产品外，对许多成品工件如输电线路铁塔、电力金具、高速公路护栏、路灯杆及标志牌等均采用批量热浸镀锌方法。随着近年来热浸镀锌在桥梁、建筑钢结构及钢筋、通信微波塔、矿山机械、造船、高速铁路、海洋钻井平台、核电建设、太阳能光伏新能源等方面的成功运用，更拓宽了热浸镀锌技术的应用前景。热浸镀锌技术正在进入功能性、低能耗、低污染、高质量和自动化时代。热浸镀锌新技术的推广周期在大幅度缩减，陈旧技术的淘汰步伐日益加快。随着近年来市场竞争日益严酷、环保要求日益严格，我国批量热浸镀锌企业技术水平发展迅速，对热浸镀锌技术规范操作及新技术的发展也越来越重视。
本书主要内容包括四部分：部分介绍热浸镀锌技术基础，该部分着重介绍了热浸镀锌反应的基本原理及镀锌层的性能特点，并介绍了钢材成分、锌浴成分及钢材表面状态等对热浸镀锌反应的影响。第二部分介绍了热浸镀锌工艺及研究进展，同时还介绍了热浸镀锌常用设备、钢结构制件的设计要点，以及热浸镀锌产品的标准及验收。第三部分介绍了热浸镀锌技术的绿色生产，全面介绍了热浸镀锌生产过程中的三废处理措施及环境评价结果。
第四部分介绍了热浸镀其他技术的原理及发展现状，主要包括热浸镀铝、热浸镀锡、热浸镀铅等技术。
本书是在《热浸镀技术与应用》（机械工业出版社出版）的基础上修订而成的。主要补充内容包括：对热浸镀锌新技术近年来主要的发展方向———锌合金镀层技术和无铬钝化技术，以及热浸镀铝技术的进展进行了介绍；在热浸镀锌工艺部分中增加了目前应用较为普遍且在操作中容易出现问题的挂件工序内容，这是保证热浸镀锌生产高效率、高质量的重要环节；自２００６年至今，国内外大多数热浸镀锌技术标准都进行过修订，本书也根据这些新标准进行了修改；近年来我国对环保的要求日益严格，书中补充了对热浸镀锌生产过程中三废的收集处理内容，尤其是对废盐酸处理进行了论述。
我们编写本书的目的，旨在为技术科研人员及生产企业提供一本既能系统了解热浸镀技术基本原理及实际操作，又能了解热浸镀技术研究进展的参考资料；也希望为相关专业的在校师生提供一本热浸镀专业基础性教学参考书。
在全书的编写及修订过程中主要依据下列原则：
（１）先进性　热浸镀锌技术是技术性较强的工业技术方法，其技术先进性不仅决定了热浸镀锌产品质量，而且直接影响其操作性、生产成本、环境污染、生产率等方面。因此，我们在编写本书时，注重介绍了国际流行的、先进的热浸镀锌技术规范，以及当前热浸镀锌技术发展的热门研究课题。
（２）完整性　热浸镀锌技术一般由多步工序完成，其产品质量与每步工序均有关系。
本书从实际应用考虑，不仅对热浸镀锌工艺的全过程进行了全面介绍，还对与热浸镀锌质量与成本密切相关的有关内容，如热浸镀锌主要设备、需热浸镀锌的钢结构件的设计要点、热浸镀锌产品的验收以及生产过程必需的环保措施等均做了较详尽的阐述。
（３）严谨性　热浸镀锌工艺的顺利实施，取决于严格的工艺参数及条件的控制。若工艺参数控制不当，则可能达不到预期效果，甚至根本无法工作。本书列出的工艺条件和参数一般是经过实际生产优选出的点。对一些工艺参数允许一定范围，则给出其上下限。
（４）实用性　热浸镀锌技术不仅要考虑产品质量，还必须考虑生产成本、环境污染及可操作性。对于一些成本高、操作复杂、污染严重或技术尚不成熟的工艺，本书作为指导生产的技术参考书，基本没有介绍。
本书第１、２、９章由许乔瑜编写，第５至７章由卢锦堂编写，其余各章由孔纲编写。在本书的编写过程中，眭润舟副教授及车淳山博士做了大量的辅助工作，在此表示感谢。
在本书编写过程中参阅了大量的国内外文献及技术资料。主要参考文献已列于全书之末，限于篇幅恕不能一一列举，谨表谢忱。
限于作者水平，书中难免有错误或不当之处，诚恳欢迎同行和读者给予批评指正。
作　者